水闸重建工程施工导流方案的探讨

蔡祈泉

摘要：在水闸工程施工组织设计中，施工导流方案的设计是关键一环，对总工期、枢纽设置、投资产生了显著的影响。营前水闸重建工程选取分期导流策略，因为关乎到上游库区施工期淹没、地层的软硬程度不同、借助旧闸挡水等诸多问题，施工导流的设计复杂程度较高。为此，本文将重点探讨水闸重建工程施工导流方案。

关键词：导流方案；重建；水闸；施工；库区

1工程概况

某水闸工程地处某市长乐区营前街道岐头村，位于闽江和上洞江汇合口的位置。新建水闸闸址地处旧闸上游大概80m的位置，设计最大过闸流量是1185m3/s，其为集挡潮、防洪排涝、同行以及纳潮灌溉等综合运用的一种大(2)型水闸枢纽工程。该工程级别是II级，核心建筑物是2级，设计外江防潮标准为五十年一遇高潮位，排涝标准是十年一遇涝水不溢出。

2导流存在的主要难点问题

（1）围堰挡水过程形成的水位不能超过上游的淹没界限，位于闸址上游为5.0km的范围内都属于长乐城区，水库所在地区的地势较为平坦，并且人口密度较大，在洪水期通常表现为内涝的形式。建设工程可以选择分期导流的方式，当河床束过窄时将会对当前状况造成影响，特别是在汛期进行围堰时将会引起水位提高从而直接影响库区淹没的情况，从而极大增加长乐城区的排涝危险性。因此必须对围堰上游水位进行严格管控，有效提升上游城区的防洪能力。

（2）选择旧闸作为挡水结构时会引起渗漏的现象。离旧闸下游距离50m的区域属于上洞江和闽江的汇合处，此处河床存在显著的刷深现象，并且水流也较为紊乱，不具备重新建设下游围堰的合适场地;新闸与旧闸之间的距离为80m，存在防冲设施的重叠现象，并且也未构建下游围堰，因此只可以通过旧闸来完成下游的围堰挡水过程。考虑到建设旧闸需要很长的时间，在这一过程中原先的止水条基本都会出现老化而失效的情况，导致外江潮水由闸门缝隙处渗漏到基坑内，因此必须在施工期设置临时止水措施;遇到洪水时，为有效缓解上游城区的防洪压力，此时应选择开启闸门的方式进行快速泄洪，因此需选择更加简便的旧闸堵漏模式。

（3）纵向混凝土围堰面临着在水下环境中进行清基、防渗与浇筑的问题。原闸也可以发挥纳潮排污的作用，按照实际运行条件，只能使闸内水位在一个较短时间内减小到高程为0m的状态，因此围堰基础只可以采取立模浇筑与水下清基的方式。由于围堰是一个临时工程，为了减小工程成本，在施工现场选择更加简易的方法来取代传统挖泥船来完成水下清基并以人工方式完成水下立模过程。

3导流方案选择

3.1围堰挡水水位拟定

按照水工建筑物的分布特点来构建围堰挡水水位，同时综合考虑水文气象与施工需求各项因素。外江出现在感潮河段，主要是挡潮水，将其水位高值以10年内的高潮水位4.36m来作为设计标准。

该水闸景观常水位是2.2m，自景观常水位1m起调与2.2起调进行计算，得到其最高内涝水位分别是3.21m与3.58m，二者存在0.37m的差距。因为库区两岸村庄的地坪高程处于3至3.5m的范围内，该水闸上游2.2m到1m范围内的库容为429万m3，台风暴雨期通常长达一两天，外江高低潮为期大概5至6个小时。为了缓解库区上游临时淹没问题，最后采用以1m起调水位计算闸上游最高内涝水位是3.21m，以此为围堰设计挡水水位。

3.2围堰布置及结构型式

选择土石复合的形式来构建上游的横向围堰，从而更加灵活地满足地基变形的要求;同时为了降低对河道的行洪宽度占用程度，以混凝土围堰作为纵向围堰结构，并以旧闸来完成下游的挡水功能。

为一期工程的上游横向围堰选择袋装土围堰，同时预留一定的土埂来作为挡水结构，其中堰顶的宽度尺寸为4m，高程等于3.8m，再将两侧边坡依次设定成1：2与1：1.5。在下游区通过旧水闸以及预留土埂来实现对外江潮水的阻挡。通过袋装土与土石混合围堰来构建得到二期工程的上游横向围堰，其中堰顶的高程等于3.8m，堰顶宽度尺寸为6m，边坡比例为1：2；选择旧水闸来实现下游挡外江潮水的功能。

一期与二期工程共用纵向围堰，按照由上游往下游的顺序按照3#闸孔的中线进行设置。其中上游段的长度为140m，基础层厚度介于4.0～12m，堰顶宽度为5.2m，按照不同地质条件将边坡设定为1：1.5与1：1两种情况。下游段的长度为80m，起到连接新旧闸的作用，以混凝土来构建围堰。

3.3旧闸门堵漏处理

结合旧闸门附近区域的渗水程度，专门铺设一层防渗结构，同时在土工膜的外部堆筑袋装土以实现压载作用。为了防止闸门外部袋装土的压力过大对闸门造成损坏，需在其内侧放置同样数量的袋装土来实现对称结构。

3.4纵向混凝土围堰水下清基、浇筑及后续防渗处理

旧闸具有集排污、纳潮功能于一身，闸中水位有且仅可在短时间中降低到0m高程，下游段纵向混凝土围堰建基面的水深超过3.2m，高程为-3.2m，混凝土浇筑与围堰清基仅仅可以在水下作业。水下清基过程中，应先借助通过改装的平板驳船运输挖掘机，进行水上开挖，紧接着采用高压水枪实施冲刷清洗。在水下立模时，对比分析“充灌砂袋填筑施工平台+充灌砂袋模板”与“块石填筑施工平台+钢套箱模板”方案，从中选出最佳方案。在施工平台高程与尺寸上，两个方案都是一致的，施工平台的顶的高程为1m、宽为6m、长为80m。经过分析发现，前者的造价要比后者高出30万元，工期少10d，依靠输送泵全断面一次浇筑混凝土，因此最后确定选用“充灌砂袋填筑施工平台+充灌砂袋模板”方案。

此段堰基是长时间位于水下的一种岩石基础，其表层淤积了大概0至3.1m厚的淤泥。在施工过程中，首先要通过挖掘机将表层淤泥清除干净，紧接着采用高压水枪把余下的淤泥冲成泥浆状，利用泥浆泵抽出泥浆使之变成无黑色泥浆时就判定为清理干净。围堰施工工作结束后，抽干基坑，意识到堰基存在严重的漏水问题，这是由于漏水部位系旧闸干砌块石护坦结构水下清基工作没有做到位。依据相关工程经验，可考虑采取可控性灌浆予以堵漏处置。在堰顶借助潜孔钻进行钻孔，孔深应超过进入基岩的2m，依次对一序孔、二序孔进行灌浆施工，灌浆压力以内外水头差2m为宜。以1:1水泥浆液、掺入木屑、水玻璃以及棉丝充填材料为灌浆材料，结合实际状况实时调整用量。通过一系列灌浆处理后发现，基坑渗水量小，取得了显著的防渗效果。

3.5船闸下游导航墩外江围堰

外江围堰堰基底层由碎石块和中粗砂组成，下部分为黑云母花岗岩，各部分的覆盖厚度约为1m-7m，覆盖深浅不一。导航墩外侧地表受到采砂等因素影响，导致其出现陡坡，因此可用于围堰布置的范围受到限制，还能使用体型较窄且具有防渗功能的拉伸钢板进行围堰。围堰底部浅层碎石块清除干净之后要进行回填，回填之后才能进行双排钢板桩施工。围堰宽度一般为6.0m，桩底需嵌入强风化岩层1m左右，还要使用海砂对桩间进行填筑，填筑高程一般为4.5m。堰体外侧需做好防护工作，一般使用混凝土灌砌块石实现，堰体内侧要使用砂袋进行支撑。

结语

某水闸重建工程的施工难度系数不高、水头低，然而要高度重视施工期库区的淹没问题，否则必然会给围堰挡水水位、导流方式以及结构型式的确定产生影响。为了有效确保旧闸运行的安全性，有必要采用合理的填拆便捷的堵漏方案。纵向混凝土围堰水下立模与清基较难，待清基工作结束后还需进行复核与检查，可运用可控性灌浆的方式对围堰基础实施防渗处理，成效显著。

参考文献：

[1]姚锡良,黄程.举丁水闸拆除重建的论证分析[J].珠江水运,2018(15):114-115.

[2]曾辉强.兴宁市望江狮水闸重建工程的设计探讨[J].中国水运(下半月),2016,16(08):199-200.